Hiện nay đất nước ta đang hội nhập vào sự phát triển chung của nền kinh tế thế giới bằng nền sản xuất đa dạng và đầy tiềm năng, nền kinh tế đã và đang phát triển này không chỉ đòi hỏi số lượng về nguồn nhân lực, nhân công khổng lồ, mà còn yêu cầu về trình độ tay nghề, kỹ thuật lao động và thiết bị sản xuất. Trên đà phát triển đó vấn đề tự động hóa trong sản xuất, trong các hoạt động sinh hoạt hằng ngày của con người đã trở thành nhu cầu cần thiết. Ngày nay với sự xuất hiện của các chip điện tử, PLC, máy tính, CNC…Cùng với việc sử dụng rộng rãi của nó đã thúc đẩy sự phát triển của tự động hóa lên một bước cao hơn. Do đó nhóm đồ án đã thực hiện đề tài: “Thiết kế điều khiển, giám sát mô hình tay máy gắp vật và phân loại sản phẩm” Đề tài này giúp nhóm tích lũy thêm nhiều kiến thức mới. Đặc biệt là những kinh nghiệm trong quá trình thiết kế nhóm được cọ xát nhiều hơn, tiếp xúc thực tế công việc bên ngoài nhiều hơn về cách lắp đặt và lập trình. Do thời gian và kiến thức có hạn, nên đề tài còn nhiều điểm thiếu sót.Nhóm đồ án rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô để có thể năng cao chất lượng của đề tài và phát triển hơn.
Giới thiệu về hệ thống sản xuất tự động
Giới thiệu chung
Ngày nay cùng vớ sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện
Điện tử và điều khiển tự động đóng vai trò quan trọng trong các lĩnh vực khoa học, quản lý và công nghiệp tự động hóa, giúp cung cấp thông tin chính xác và kịp thời Việc nắm bắt và vận dụng hiệu quả các kỹ thuật tiên tiến như vi xử lý, PLC, và vi mạch số là cần thiết để thúc đẩy sự phát triển của nền khoa học kỹ thuật toàn cầu cũng như lĩnh vực điều khiển tự động Các hệ thống điều khiển tự động, dựa trên các lệnh chương trình đã được thiết lập sẵn, đã thay thế các hệ thống điều khiển cơ khí thô sơ, chậm và ít chính xác, góp phần nâng cao hiệu quả và độ chính xác trong sản xuất và quản lý.
Trong các nhà xưởng, xí nghiệp hiện nay, việc tiết kiệm điện năng là nhu cầu cấp thiết để giảm chi phí vận hành Ngành công nghiệp ngày càng phát triển, các công ty đã ứng dụng tự động hóa trong sản xuất nhằm nâng cao hiệu quả quản lý dây chuyền và sản phẩm Hệ thống tự động hóa giúp tiết kiệm thời gian, giảm thiểu công sức vận hành, đồng thời tạo điều kiện quản lý dễ dàng và hợp lý hơn cho toàn bộ quá trình sản xuất.
Tự động hóa là quá trình thực hiện công việc mà không cần sự can thiệp trực tiếp của con người, thông qua hệ thống mạch điện truyền động điện Ngành công nghiệp và các công ty đã chứng minh rằng tự động hóa là một giải pháp hiệu quả trong sản xuất, quản lý vốn và hàng hóa tiêu dùng Việc ứng dụng tự động hóa giúp tạo ra điều kiện sản xuất thuận lợi, nâng cao năng suất và tối ưu hóa quá trình vận hành.
Hệ thống tự động hóa kết hợp giữa điện – điện tử và cơ khí để tối ưu hóa quy trình sản xuất Ví dụ, điều khiển băng tải phân loại sản phẩm gồm hai thành phần chính: phần cơ khí, gồm băng tải và cánh tay robot, và phần điện, bao gồm hệ thống điều khiển và cảm biến Vai trò của tự động hóa là nâng cao hiệu suất, giảm thiểu lỗi và tiết kiệm nhân lực trong quá trình vận hành.
Tự động hóa các quá trình sản xuất giúp giảm giá thành và nâng cao năng suất lao động, là yếu tố quan trọng thúc đẩy phát triển công nghệ tự động hóa trong hoạt động sản xuất Trong mọi thời đại, các quy luật kinh tế luôn điều chỉnh quá trình sản xuất và giá thành là một yếu tố then chốt quyết định khả năng cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường Việc giảm giá thành giúp các sản phẩm cạnh tranh hiệu quả hơn, đặc biệt trong bối cảnh nền kinh tế đối mặt với lạm phát và tăng chi phí vật tư, lao động, quảng cáo, bán hàng Nhu cầu nâng cao chất lượng sản phẩm làm tăng mức độ phức tạp của quá trình gia công, trong khi các công việc đơn giản sẽ giảm, dẫn đến giảm khả năng trả lương cho lao động ít kỹ năng Đồng thời, chi phí đào tạo nhân viên, chi phí thiết bị và dịch vụ hậu cần cũng tăng, tạo ra động lực mạnh mẽ thúc đẩy sự phát triển của tự động hóa trong ngành sản xuất.
Tự động hóa các quá trình sản xuất giúp cải thiện điều kiện sản xuất và tăng năng suất lao động Việc sử dụng công nghệ tự động giảm thiểu sự phụ thuộc vào lao động thủ công, từ đó giảm tình trạng mất ổn định về giờ giấc và chất lượng gia công Nhờ đó, các quá trình sản xuất trở nên hiệu quả hơn, dễ kiểm soát và quản lý, đồng thời loại bỏ các nhược điểm do lao động sống gây ra.
Tự động hóa các quá trình sản xuất giúp đáp ứng hiệu quả cường độ lao động trong sản xuất hiện đại Đối với các sản phẩm số lượng lớn như đinh, bóng đèn điện, việc áp dụng hệ thống tự động là cần thiết vì sản xuất thủ công không thể đáp ứng được yêu cầu về năng suất và quy mô lớn Việc tự động hóa không chỉ nâng cao hiệu quả sản xuất mà còn giảm thiểu sai sót, tiết kiệm thời gian và chi phí Các doanh nghiệp cần đầu tư vào công nghệ tự động hóa để phát triển bền vững và cạnh tranh trong thị trường toàn cầu.
Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép chuyên môn hóa và hoán đổi sản xuất một cách hiệu quả, đặc biệt trong việc chế tạo các sản phẩm phức tạp như ô tô, máy bay Thay vì tự sản xuất toàn bộ, các hãng thường hợp tác với nhiều nhà thầu để cung cấp các bộ phận riêng lẻ, sau đó liên kết và lắp ráp thành sản phẩm hoàn chỉnh, giúp nâng cao chất lượng và tiến độ sản xuất Các nhà thầu chuyên sâu hơn trong lĩnh vực của mình, nghiên cứu và cải tiến trong phạm vi hẹp, từ đó đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn cao và có thể mở rộng quy mô sản xuất hàng loạt Khả năng tiêu chuẩn hóa sản phẩm tăng lên khi một nhà thầu tham gia vào nhiều hãng khác nhau, tạo điều kiện cho nguyên tắc hoán đổi và hình thành dạng sản xuất hàng khối cho các sản phẩm phức tạp với số lượng ít Tuy nhiên, tiêu chuẩn hóa không phải là yếu tố quyết định duy nhất, bởi việc thiếu tiêu chuẩn vẫn chỉ gây trì hoãn và tăng chi phí mà không làm khó thực hiện quá trình sản xuất Trong đó, tự động hóa đóng vai trò then chốt trong việc đạt được tiêu chuẩn hóa hiệu quả nhất, bằng cách cho phép chế tạo các sản phẩm có đặc điểm ổn định và số lượng lớn với chi phí tối ưu.
Tự động hóa các quá trình sản xuất giúp nâng cao khả năng cạnh tranh và đáp ứng nhu cầu sản xuất Việc áp dụng tự động hóa cần thiết tùy thuộc vào loại sản phẩm; đối với các sản phẩm phức tạp như tàu biển hay giàn khoan dầu có kích thước lớn, số lượng sản xuất thường rất ít với thời gian chế tạo kéo dài từ vài tháng đến vài năm và lượng lao động lớn Trong khi đó, các sản phẩm như bóng đèn, ô tô, dụng cụ điện dân dụng có nhu cầu thị trường lớn nhưng được sản xuất bởi nhiều hãng, dẫn đến lợi nhuận của từng sản phẩm khá nhỏ Chỉ các nhà máy tập trung sản xuất lớn trên dây chuyền tự động mới có thể giảm giá thành và nâng cao hiệu quả kinh tế, làm thúc đẩy cạnh tranh trong thị trường Cạnh tranh buộc các nhà sản xuất phải đổi mới công nghệ và áp dụng tự động hóa để nâng cao chất lượng sản phẩm với chi phí thấp hơn Nhiều nhà sản xuất không chịu hoặc không thể đầu tư vào tự động hóa đã phải đối mặt với thất bại trên thị trường.
Dây chuyền sản xuất tự động hóa
a) Khái niệm dây truyền sản xuất
Sản xuất dây chuyền là phương pháp tổ chức sản xuất chia quá trình công nghệ thành các bước công việc có thời gian lao động bằng nhau hoặc theo bội số của nhau, nhằm tối ưu hóa quy trình Phương pháp này được xác định dựa trên trình tự hợp lý để tăng năng suất và giảm thiểu thời gian chờ đợi giữa các công đoạn Việc tổ chức sản xuất theo dây chuyền giúp nâng cao hiệu quả sản xuất và đồng bộ hóa các hoạt động, đáp ứng tốt hơn yêu cầu của thị trường.
Dây chuyền sản xuất tự động có những đặc điểm sau:
+ Là hệ thống thiết bị để sản xuất một hay vài loại sản phẩm nhất định với sản lượng lớn.
+ Hệ thống thiết bị này tự động thực hiện các nhiệm vụ gia công theo quy trình công nghệ đã định, chỉ cần người theo dõi và kiểm tra.
Nguyên liệu hoặc bán thành phẩm thường được chuyển từ vị trí gia công này sang vị trí gia công khác theo một cơ cấu chuyển động nhất định để phù hợp với quy trình sản xuất tự động Theo lịch sử phát triển của tự động hóa, các dây chuyền tự động đã được ứng dụng rộng rãi trong thực tế, giúp nâng cao hiệu quả và năng suất sản xuất.
+ Dây chuyền các máy vạn năng cải tiến.
+ Dây chuyền gồm các máy chuyên dùng.
+ Dây chuyền gồm các máy tổ hợp.
+ Dây chuyền gồm các máy chuyên môn hóa.
Dây chuyền gia công gồm các máy CNC hiện đại, đảm bảo hiệu quả cao trong sản xuất Để vận chuyển loại phôi không quay khi gia công trên băng chuyền, người ta thường sử dụng các cơ cấu vận chuyển phôi đặc biệt phù hợp với yêu cầu này Các cơ cấu này giúp đảm bảo quá trình vận chuyển diễn ra liên tục, chính xác và không làm ảnh hưởng đến chất lượng gia công của phôi Việc lựa chọn hệ thống vận chuyển phù hợp là yếu tố quyết định đến năng suất và hiệu quả của toàn bộ dây chuyền sản xuất.
+ Cơ cấu thanh tịnh tiến có chấu đẩy.
+ Cơ cấu thanh tịnh tiến và quay có các chấu kẹp và đẩy.
+ Cơ cấu tay đòn có má kẹp nâng kiểu khớp.
+ Cơ cấu đẩy thủy lực.
Các hệ thống sản xuất tự động và phân loại sản phẩm hiện nay
a) Một số ví dụ về sản xuất tự động hiện nay
Hệ thống sản xuất cơm hộp tự động
Hình 1 1 Dây chuyền sản xuất cơm hộp tự động
Các thực phẩm chế biến và đóng gói bằng công nghệ tự động hiện đang phổ biến khắp nơi, từ căng-tin trường học, công ty đến cửa hàng tiện lợi, với mức tiêu thụ tăng đều đặn hàng năm Công nghệ tự động trong lĩnh vực này còn thu hút sự quan tâm lớn từ các đối tác quốc tế nhờ vào hệ thống hàn và cắt tự động hiện đại, nâng cao hiệu quả sản xuất và đảm bảo chất lượng sản phẩm.
Hình 1 2 Cánh tay robot khí nén trong sản xuất ô tô
Trong ngành công nghiệp hiện đại, dây chuyền sản xuất tự động ngày càng phát triển với mức độ tự động hóa cao, góp phần nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm Các hệ thống tự động hóa thay thế dần vai trò của công nhân, giúp tăng hiệu quả làm việc đáng kể Hiện nay, có nhiều mô hình phân loại sản phẩm tự động, đáp ứng nhu cầu đa dạng và tối ưu hóa quy trình sản xuất.
Hệ Thống Phân Loại Theo Vật Liệu.
Nguyên lý hoạt động: Sử dụng cảm biến từ trường để phát hiện các vật thể có tính kim loại hay không (đồng, thép và sắt ).
Hệ thống có khả năng phân biệt chính xác tính chất của sản phẩm, ngay cả khi sản phẩm đã được đóng gói, giúp việc phân loại hàng hóa dễ dàng hơn Ứng dụng của hệ thống này bao gồm phân loại các hộp chứa gia vị và nhiều loại vật liệu khác trong thực tế, nâng cao hiệu quả và chính xác trong quá trình quản lý hàng hóa.
Hệ Thống Phân Loại Theo Màu.
Hình 1 4 Hệ thống phân loại theo màu
Nguyên lý hoạt động: Sử dụng cảm biến màu sắc để phân biệt các sản phẩm có màu sắc khác nhau.
Nhận xét: Hệ thống có khả năng phát hiện màu sắc nên thuận lợi cho việc phân biệt các sản phẩm có màu sắc khác nhau.
Hình 1 trình bày 3 hệ thống phân loại dựa trên vật liệu sử dụng, phù hợp với nhiều ứng dụng thực tế Các hệ thống này được ứng dụng rộng rãi trong dây chuyền phân loại sản phẩm theo màu sắc, giúp nâng cao hiệu quả phân loại đa dạng các loại sản phẩm khác nhau như thuốc và hàng hóa tiêu dùng Việc sử dụng các hệ thống phân loại vật liệu không chỉ tăng tốc độ phân loại mà còn đảm bảo độ chính xác cao, đáp ứng yêu cầu sản xuất linh hoạt và hiệu quả.
Giới thiệu về hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao
Đặt vấn đề
Hiện nay, tự động hóa trong điều khiển sản xuất đang ngày càng phát triển và đi sâu vào từng khâu của quá trình sản xuất Một trong những ứng dụng công nghệ tiên tiến là hệ thống phân loại sản phẩm dựa trên chiều cao, giúp nâng cao hiệu suất và chính xác trong quá trình kiểm tra chất lượng Công nghệ phân loại theo chiều cao không những tối ưu hóa quy trình sản xuất mà còn giảm thiểu sai sót, mang lại lợi ích lớn cho doanh nghiệp.
Ngoài các công nghệ phân loại sản phẩm dựa trên màu sắc, tính chất vật liệu hay kích thước, quy trình này đang được tự động hóa hoàn toàn theo dây chuyền hiện đại để nâng cao hiệu quả và chính xác trong công đoạn phân loại Việc tự động hóa giúp giảm thiểu lỗi do con người, tăng tốc tốc độ xử lý và tiết kiệm chi phí vận hành Nhờ đó, doanh nghiệp có thể đáp ứng nhanh hơn các yêu cầu thị trường và nâng cao năng suất sản xuất Công nghệ phân loại sản phẩm tự động còn góp phần đảm bảo chất lượng sản phẩm đồng đều, đồng thời giảm thiểu sự can thiệp thủ công, tạo ra quy trình sản xuất chuyên nghiệp và bền vững.
+ Nâng cao độ chính xác và năng suất lao động.
+ Giảm sự nặng nhọc cho người công nhân, tiết kiệm thời gian.
+ Giảm được chi phí sản xuất đồng thời hạ giá thành sản phẩm.
Dựa trên những yêu cầu thực tế, em đã lựa chọn đề tài “Thiết kế điều khiển, giám sát mô hình tay máy gắp vật và phân loại sản phẩm” để tham gia vào lĩnh vực tự động hóa Trong quá trình thiết kế và chế tạo, tự động hóa được thể hiện qua hai quá trình chính là điều khiển chính xác mô hình tay máy và giám sát hiệu quả hoạt động để nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.
+ Tự động hóa phân loại được sản phẩm có kích thước khác nhau.
+ Tự động hóa trong khâu nhận biết vật có kích thước khác nhau để đưa vào ngăn chứa đúng với ngăn chứa sản phẩm đó.
Mục tiêu thiết kế hệ thống
Hệ thống tự động phân loại sản phẩm dựa trên các kích thước khác nhau như cao, trung bình và thấp, giúp nâng cao năng suất làm việc và đạt hiệu quả tối ưu trong quy trình sản xuất Mục tiêu kỹ thuật của hệ thống là tối ưu hóa quá trình phân loại, tăng độ chính xác và đảm bảo hoạt động liên tục, phù hợp với yêu cầu của ngành công nghiệp sản xuất hiện đại.
Hệ thống hoạt động ổn định và đạt độ chính xác cao nhờ việc triển khai các giải pháp thiết kế tổng hợp về cơ khí truyền động và điện Đảm bảo an toàn lao động và khả năng thay thế dễ dàng cho công nhân là những yêu cầu quan trọng của hệ thống Các yếu tố này giúp nâng cao hiệu quả vận hành và đảm bảo sự an toàn cho người sử dụng.
Hệ thống cảm biến hoạt động chính xác, góp phần cải tiến công nghệ và nâng cao hiệu suất vận hành Đầu tư phù hợp giúp giảm thiểu chi phí vận hành, mang lại lợi ích kinh tế lâu dài Ngoài ra, giải pháp còn yêu cầu tính thẩm mỹ cao để phù hợp với không gian và kiến trúc, đảm bảo tính thẩm mỹ cho toàn bộ hệ thống.
Phạm vi và nội dung thiết kế hệ thống
Dựa trên các môn học cơ sở chuyên ngành như Khí cụ điện, Máy điện, Truyền động điện và Điều khiển logic PLC, chúng tôi lựa chọn phương pháp thiết kế tối ưu dựa trên lý thuyết và thực tế hiện nay Việc phân tích các phương án khác nhau giúp xác định giải pháp phù hợp nhất nhằm giải quyết các vấn đề công nghiệp hiệu quả Các phương án đề xuất đều hướng tới tối ưu hóa hiệu quả vận hành và đảm bảo tính khả thi trong tương lai.
Mô hình phân loại sản phẩm theo chiều cao gồm các phần sau:
HMI dùng để giám sát và điều khiển mô hình.
PLC dùng để điều khiển các thiết bị trên hệ thống.
Băng chuyền dùng để di chuyển sản phẩm.
Hệ thống cảm biến dùng để phát hiện và nhận dạng chiều cao sản phẩm.
Cánh tay dùng để phân loại sản phẩm đến vị trí mong muốn. b) Nội dung thiết kế
+ Sản phẩm có kích thước thay đổi được chia làm ba loại: Cao, trung bình và thấp => dùng để phân loại theo chiều cao.
Trong quá trình thiết kế, việc tính toán và lựa chọn các cơ cấu cũng như thiết kế kết cấu phù hợp là bước quan trọng để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả Đồng thời, xây dựng lưu đồ Grafcet để mô phỏng quy trình điều khiển giúp dễ dàng lập trình và tối ưu hóa phần mềm trên PLC Đây là những bước cần thiết để phát triển hệ thống tự động hóa chính xác, tin cậy và đáp ứng yêu cầu kỹ thuật cao.
+ Lắp ráp mô hình thiết kế và vận hành.
Quá trình tự động hóa trong sản xuất mang lại hiệu quả cao, nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm, giảm giá thành sản phẩm, đồng thời thay thế lao động thủ công bằng các hệ thống tự động Nhờ vận hành tự động theo trình tự nhất định, quá trình sản xuất trở nên chuyên môn hóa hơn, góp phần thúc đẩy sự phát triển công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước trong tương lai.
Hệ thống phân loại sản phẩm đa dạng và ứng dụng rộng rãi trong thực tế, mang lại hiệu quả cao như hệ thống phân loại màu sắc và vật liệu Các hệ thống này ngày càng được cải tiến để đáp ứng tốt hơn các nhu cầu của con người, góp phần nâng cao hiệu quả công việc và tối ưu hóa quá trình sản xuất.
Em đã chọn đề tài “Thiết kế điều khiển, giám sát mô hình tay máy gắp vật và phân loại sản phẩm” nhằm tối ưu hóa các tham số quan trọng như tốc độ, khối lượng, và tải trọng của hệ thống Mục tiêu của đề tài là thiết kế mô hình phân loại sản phẩm dựa trên chiều cao, có khả năng ứng dụng thực tế trong các dây chuyền sản xuất Việc tính toán chính xác các thông số này giúp nâng cao hiệu quả vận hành của mô hình tay máy và đảm bảo phân loại sản phẩm chính xác, phù hợp với các tiêu chuẩn kỹ thuật và tiêu chuẩn SEO về tự động hóa sản xuất.
Và thông qua đồ án nâng cao kỹ năng:
Tìm và tổng hợp tài liệu; kỹ năng phân tích lựa chọn giải pháp thiết kế phù hợp các điều kiện cho trước;
Kỹ năng gia công 1 số chi tiết cơ khí,
Thiết kế giao diện giám sát
Tập báo cáo trình bày chi tiết về cơ sở lý thuyết, quá trình phân tích thiết kế, thi công và đánh giá hệ thống.
Mô hình hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao hoạt động đáp ứng những yêu cầu đặt ra ban đầu.
CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ MÔ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM DÙNG
Xây dựng quy trình công nghệ cho hệ thống
Hình 2 1 Sơ đồ khối hệ thống
Hệ thống gồm một bộ xử lý trung tâm PLC FX3U nhận tín hiệu từ cảm biến để xử lý và điều khiển các thiết bị chấp hành như van đảo chiều và động cơ qua các relay trung gian HMI đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển và giám sát toàn bộ quy trình hoạt động của hệ thống, đảm bảo quá trình hoạt động hiệu quả và chính xác.
Khi cấp nguồn cho PLC, cảm biến và động cơ hoạt động liên tục để đảm bảo quá trình điều khiển tự động diễn ra chính xác Động cơ sẽ chạy cho đến khi cảm biến nhận được tín hiệu kiểm tra, sau đó truyền tín hiệu về PLC để xử lý Khi PLC nhận tín hiệu từ cảm biến, nó sẽ kích hoạt relay điều khiển động cơ dừng ngay lập tức Đồng thời, PLC gửi tín hiệu đến relay của các van, trong đó các van đảo chiều có điện để điều khiển xilanh hoạt động theo đúng yêu cầu của hệ thống.
Hình 2 2 Bản vẽ quy trình công nghệ
- Vật cần gắp bằng nhựa có khối lượng 50-200 gam
- 3 sản phẩm có chiều cao 30mm, 55mm, 80mm
- Hình dạng vật thể: Tròn hình trụ đường kính 30mm
- Tốc độ phân loại : tối đa 15s/1 sản phẩm
Ý tưởng thiết kế
Thiết kế mô hình tổng quan của hệ thống
Hình 2 3 Mô hình tổng quan của hệ thống
Thiết kế Layout tủ điện
Hình 2 4 Thiết kế Layout tủ điện.
Thiết kế vật cần phân loại
Hình 2 5 Thiết kế kích thước các vật
Phân tích và chọn phương án thiết kế
Hệ thống băng tải
a) Giới thiệu về băng tải
Băng tải, hay còn gọi là băng truyền, là thiết bị vận chuyển liên tục với khả năng vận chuyển vật liệu qua khoảng cách lớn, được sử dụng rộng rãi trong các công trường xây dựng, xí nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng, nhà máy công nghiệp Các loại băng tải đa dạng như băng tải PVC, cao su, xích inox, xích nhựa, con lăn tự do, con lăn có truyền động, băng tải đứng, băng tải nghiêng, băng tải từ, gầu tải và vít tải, được thiết kế để vận chuyển vật liệu rời, vụn như cát, sỏi, đá, xi măng, cũng như các sản phẩm trong ngành công nghiệp chè, cà phê, hóa chất, dày da, thực phẩm, nông sản và hàng đơn chiếc như bao, hộp, bưu kiện Băng tải mang lại nhiều ưu điểm vượt trội, giúp nâng cao hiệu quả sản xuất, giảm thiểu sức lao động và tiết kiệm chi phí vận chuyển.
Thiết kế đơn giản, bền chắc, dễ dàng vận chuyển theo nhiều hướng như nằm ngang, nghiêng hoặc kết hợp cả hai, giúp linh hoạt trong các hoạt động sản xuất Vốn đầu tư ban đầu không lớn, máy có khả năng tự động hóa cao, vận hành dễ dàng, bảo trì thuận tiện, đảm bảo làm việc tin cậy với năng suất cao Ngoài ra, tiêu hao năng lượng của thiết bị này thấp hơn so với các loại máy vận chuyển khác, tối ưu hóa hiệu quả vận hành và tiết kiệm chi phí.
Phạm vi sử dụng của băng tải bị hạn chế do tốc độ dốc cho phép không cao và khả năng đi theo đường cong hạn chế Cấu tạo chung của băng tải giúp đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả trong các ứng dụng công nghiệp, mặc dù có những hạn chế về tốc độ và hình dạng đường chạy.
Hình 2 7 Cấu tạo băng tải.
1- Cơ cấu căng băng, 2- tang bị dẫn, 3-băng tải, 4- Cụm con lăn trên,
5- cụm con lăn dưới, 6- tang dẫn động, 7- khớp nối, 8- hộp giảm tốc,
9- bộ truyền đai, 10- động cơ, 11- khung đỡ băng tải.
+ Bộ phận kéo cùng các yếu tố làm việc trực tiếp mang vật.
+ Trạm dẫn động, truyền chuyển động cho bộ phận kéo.
+ Bộ phận căng, tạo và giữ lực căng cần thiết cho bộ phận kéo.
+ Hệ thống đở làm bộ phận trượt cho bộ phận kéo và các yếu tố làm việc. d) Các loại băng tải và phương án lựa chọn
Băng chuyền có nhiều loại, mỗi loại dùng để tải những vật liệu khác nhau.
Tùy vào mục đích sử dụng và vật cần tải mà ta chọn băng chuyền cho phù hợp.
Khi chọn băng tải, ngoài các yếu tố đã được đề cập, cần chú ý đến chất lượng bề mặt, lớp lõi, màu sắc, mùi hương của cao su, cùng với độ cường lực và khả năng đàn hồi để đảm bảo hiệu quả vận hành và độ bền của hệ thống.
Bảng 2 1 Phân loại băng tải
Trong hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao, băng chuyền đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp và chuyển tải sản phẩm để phân loại chính xác Do yêu cầu xử lý các sản phẩm và thùng hàng dạng rời rạc, giải pháp dùng băng tải đai được chọn là phù hợp để đảm bảo hiệu quả vận chuyển Sử dụng băng tải đai mang lại nhiều ưu điểm vượt trội như độ bền cao, khả năng chịu tải lớn, vận hành ổn định và dễ dàng bảo trì, góp phần nâng cao năng suất của hệ thống phân loại.
+ Sản phẩm được dẫn trực tiếp trên băng tải.
+ Tải trọng của băng tải không cần lớn.
+ Thiết kế dễ dàng, dễ thi công.
+ Vật liệu dễ tìm, giá thành rẻ.
Phương án lựa chọn bộ điều khiển
PLC (Programmable Logic Controller) là thiết bị điều khiển logic khả trình thuộc loại điều khiển bán dẫn tự động theo chương trình người dùng, sử dụng hệ thống vi xử lý với nhiều ưu điểm vượt trội Các dòng PLC có chỉ số IP phù hợp cho hoạt động trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt, đảm bảo độ bền vững, khả năng thích nghi cao, độ tin cậy lớn và tỷ lệ hư hỏng thấp Chương trình điều khiển tích hợp sẵn dễ dàng hiệu chỉnh, sửa chữa và cập nhật trong tương lai, phù hợp cho các hệ thống tự động hóa hiện đại Phần cứng của PLC cho phép nâng cấp thiết bị ngoại vi hoặc mở rộng số lượng đầu vào, đầu ra một cách đơn giản và nhanh chóng, đáp ứng yêu cầu của các bộ điều khiển trung tâm Ngoài ra, PLC còn có khả năng trao đổi thông tin, kết nối linh hoạt với các thiết bị xung quanh như máy tính, hệ thống giám sát hoặc các PLC khác, giúp tối ưu hóa hiệu quả điều khiển trong hệ thống tự động hóa.
Như vậy, từ các ưu điểm trên bộ điều khiển sử dụng trong hệ thống là bộ điều khiển logic PLC.
Để lựa chọn PLC phù hợp, cần xem xét các yếu tố chính bao gồm số tín hiệu đầu vào và đầu ra, dạng tín hiệu (tín hiệu số hoặc tín hiệu tương tự), và yêu cầu công nghệ về thời gian, đặc biệt là chu kỳ vòng quét của PLC Ngoài ra, công suất truyền thông, cổng kết nối và chuẩn truyền thông cũng là những yếu tố quan trọng để đảm bảo đáp ứng tốt các yêu cầu ứng dụng truyền thông trong hệ thống tự động hóa.
PLC Mitsubishi FX3U 16M có kích thước nhỏ gọn, phù hợp cho các ứng dụng có số lượng I/O dưới 30, giúp giảm chi phí lao động và kích thước của panel điều khiển Được trang bị bộ nhớ EEPROM để lưu trữ chương trình trong trường hợp mất nguồn đột ngột, giảm thiểu thời gian bảo hành sản phẩm Dòng FX3U tích hợp sẵn bộ đếm tốc độ cao và các bộ tạo ngắt, cho phép xử lý hiệu quả các ứng dụng phức tạp.
Dòng sản phẩm mới PLC FX3U là thế hệ thứ ba trong gia đình họ FX-PLC của Mitsubishi Electric, nổi bật với thiết kế nhỏ gọn, phù hợp cho các ứng dụng quốc tế Sản phẩm được trang bị hệ thống “adapter bus” nhằm mở rộng khả năng kết nối và tích hợp các tính năng đặc biệt cũng như mở rộng hệ thống truyền thông mạng Với khả năng mở rộng tối đa, PLC FX3U đáp ứng linh hoạt các yêu cầu của các dự án công nghiệp đa dạng.
10 khối trên bus mới này.
Dòng PLC mới có tốc độ xử lý cực nhanh với thời gian chỉ 0,065 giây cho một lệnh đơn logic, giúp nâng cao hiệu quả vận hành hệ thống tự động hóa Với 209 tập lệnh tích hợp sẵn và khả năng cải tiến liên tục, dòng PLC này đặc biệt phù hợp cho các nghiệp vụ điều khiển vị trí chính xác Ngoài ra, PLC còn hỗ trợ mở rộng truyền thông qua cổng USB, Ethernet và RS-422 mini DIN, tăng cường khả năng kết nối mạng mở rộng Với khả năng kết nối tối đa lên đến 384 I/O, bao gồm cả các khối I/O qua mạng, dòng PLC này đáp ứng đa dạng nhu cầu kết nối và mở rộng hệ thống tự động hóa.
Bảng 2 2 Đặc tính kỹ thuật PLC Fx3U 16M
MỤC ĐẶC ĐIỂM GHI CHÚ
Dung lượng chương trình 64000 bước Sử dụng bộ nhớ EEPROM Cấu hình vào ra (I/O) Vào Tối đa 8 ngõ: X0 –
X7 Số ngõ theo mã sản phẩm
Chốt Số lượng: 1152 M384 -> M1535 Đặc biệt Số lượng: 512 M8000 -> M8511
Thông thường Số lượng: 36 C0 -> C15, C200 -> C219 Chốt Số lượng: 199 C16 -> C199, C220 -> C234
Bộ đếm tốc độ cao (HSC)
Thanh ghi dưc liệu D Thông thường Số lượng: 128 D0 – D127
Chốt Số lượng: 972 D128 – D1099 Đặc biệt Số lượng: 512 D8000 - D8511
Phương án lựa chọn động cơ
a) Tổng quan về động cơ
Băng tải dẫn động bằng động cơ điện DC Ta có thể chọn động cơ theo các phương án sau:
Hình 2 11 Động cơ bước Ưu điểm:
+ Điều khiển vị trí tốc độ chính xác, không cần mạch phản hồi.
+ Thường sử dụng trong các loại máy CNC.
Nhược điểm: Giá thành cao, momen xoắn nhỏ.
Để đáp ứng yêu cầu của băng tải không đòi hỏi độ chính xác cao, trọng tải nhỏ và chi phí hợp lý, động cơ điện một chiều được chọn làm phương tiện dẫn động chính Ưu điểm của động cơ này gồm dễ điều khiển, chi phí thấp và phù hợp với các hệ thống băng tải có tải trọng nhẹ Việc sử dụng động cơ một chiều giúp giảm thiểu chi phí vận hành và bảo trì, đồng thời đảm bảo hoạt động ổn định phù hợp với yêu cầu của hệ thống băng tải.
Hình 2 10 Động cơ DC KM3448A
Trong đề tài công nghệ, yêu cầu chính là vận chuyển các sản phẩm làm từ chất liệu dễ cháy như gỗ và bìa cứng, đòi hỏi phải sử dụng động cơ không tạo ra tia lửa điện để đảm bảo an toàn Động cơ cần có hiệu suất làm việc cao để đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật của bài toán công nghệ và đảm bảo hoạt động liên tục, hiệu quả.
Động cơ kéo băng tải hoạt động liên tục, phù hợp với chế độ làm việc dài hạn và không yêu cầu điều chỉnh tốc độ đa cấp theo yêu cầu công nghệ Hệ truyền động liên tục đảm bảo khởi động đầy tải, với mô-men khởi động của động cơ khoảng 1,6 đến 1,8 lần mô-men danh định Do đó, nên chọn động cơ có hệ số trượt lớn và rãnh stator sâu để đảm bảo mô-men mở máy cao, tăng độ tin cậy và hiệu quả vận hành của hệ truyền động.
Các thiết bị cấp nguồn cho động cơ truyền động cần có công suất đủ lớn, đặc biệt đối với các động cơ có công suất trên 30 kW Điều này giúp mở máy một cách nhẹ nhàng, nhanh chóng và không gây ảnh hưởng đến lưới điện Việc sử dụng nguồn cấp phù hợp đảm bảo quá trình khởi động của động cơ diễn ra dễ dàng, ổn định hơn và tránh các sự cố on-off đột ngột gây hại cho hệ thống.
Động cơ điện xoay chiều 3 pha không đồng bộ là sự lựa chọn phù hợp để đáp ứng các yêu cầu công nghệ của đề tài nhờ vào kết cấu bền vững, đơn giản và chi phí thấp Loại động cơ này sử dụng nguồn trực tiếp từ lưới điện, dễ bảo quản và ít cần bảo dưỡng, giúp tối ưu hóa hiệu quả vận hành trong dự án.
Tính công suất và chọn động cơ băng tải
Việc chọn công suất động cơ truyền động cho băng tải dựa trên công suất cản tĩnh, trong khi chế độ quả độ không phải xét đến do ít lần đóng cắt không ảnh hưởng đến chế độ tải của động cơ Phụ tải của truyền động băng tải thường ổn định trong quá trình vận hành, do đó không cần kiểm tra theo điều kiện phát nóng và quả tải, trừ khi thiết bị hoạt động trong điều kiện nặng nề, lúc này cần xem xét theo điều kiện mở máy để đảm bảo an toàn và hiệu quả hoạt động.
Để tính chọn công suất động cơ truyền động băng tải, cần xác định các lực cần thiết để băng tải hoạt động hiệu quả Phương pháp này dựa trên việc phân tích lực tác dụng lên băng tải, trong đó một lực ⃗ F theo phương thẳng đứng đặt trên mặt nghiêng được chia thành hai thành phần chính Việc xác định chính xác các lực này giúp đảm bảo công suất động cơ phù hợp, tăng hiệu quả vận hành và độ bền của hệ thống.
⃗ F t song song với mặt phẳng nghiêng
⃗ F n vuông góc với mặt phẳng nghiêng
Hình 2 12 Sơ đồ tính toán lực của băng tải [1]
Khi tính chọn công suất động cơ truyền động băng tải thường tính theo các thành phần sau:
+ Công suất P1 để dịch chuyển vật liệu.
+ Công suất P2 để khắc phục tổn thất do ma sát trong các ổ đỡ, ma sát giữa băng tải và các con lăn khi băng tải không chạy.
+ Công suất P3 để nâng tải (nếu là bằng tải nghiêng).
Yêu cầu của bài toán:
Lực cần thiết để dịch chuyển vật liệu được tính như sau [1]:
F1 = L ∂ cosβ.k1.g = L’ ∂ k1.g Với β = 0 (băng tải nằm ngang)
Vì thành phần pháp tuyến ⃗ F n = L ∂ cosβ.g tạo ra lực cản ma sát trong các ổ đỡ và ma sát giữa băng tải và con lăn.
F1 = 0.4.500.0,05.10 = 100 (N) Trong đó: β : Góc nghiêng của băng tải
Công suất cần thiết để vận chuyển vật liệu trên băng tải được tính dựa trên trọng lượng vật liệu, hệ số lực cản k1 và gia tốc trọng trường g Khối lượng vật liệu trên băng tải (kg/m) là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến năng lượng tiêu thụ, trong đó hệ số k1 (k1 = 0,05) phản ánh lực cản khi dịch chuyển vật liệu Công thức tính công suất dựa trên các tham số này giúp đảm bảo quá trình vận chuyển hiệu quả và tối ưu năng lượng, phù hợp với các tiêu chuẩn kỹ thuật trong ngành công nghiệp vận tải vật liệu.
F2 = 2.L ∂ b.cosβ.k2.g = 2.L’ ∂ b.k2.g Với L = 0.4 (m); ∂ b = 800 ; g = 10 (m/s 2 ) ta tính được:
F2 = 2.0.4.800.0,005.10 = 32 (N) Trong đó: k2 : là hệ số tính đến lực cản khi không tải, k2 = 0,005
∂ b : là khối lượng băng tải trên 0.4m chiều dài băng (kg/m) Vậy công suất cần thiết để khắc phục lực cản ma sát được tính như sau [1]:
Lực cần thiết để nâng vật được tính như sau [1]:
Dấu ( + ) là khi tải đi lên
Dấu ( - ) là tải đi xuống
Vậy công suất để nâng vật được tính như sau [1]:
Vì băng tải nằm ngang có góc nghiêng bằng 0 nên độ cao H = 0
Vậy công suất nâng vật P3 = 0 (W)
Công suất tĩnh của băng tải được tính như sau [1]:
P = P1 + P2 + P3 = 13.2 (W) Vậy công suất động cơ truyền động băng tải được được tính như sau [1]:
Trong đó: k3 : là hệ số dự trữ về công suất (k3 = 1,2 ÷ 1,25) η : là hiệu suất truyền động, η = 0,94
Chọn động cơ KM-3448A là sự lựa chọn phù hợp nhất nhờ vào thiết kế tích hợp bộ giảm tốc bên trong, giúp điều khiển tải trọng lớn một cách hiệu quả Động cơ KM-3448A có các thông số kỹ thuật đáng chú ý, đảm bảo hoạt động ổn định và phù hợp với nhiều ứng dụng công nghiệp Với khả năng điều chỉnh tải trọng và độ bền cao, động cơ này là giải pháp lý tưởng cho các dự án yêu cầu hiệu suất tối ưu.
+ Tốc độ quay n = 220 (Vòng/Phút).
+ Hệ số giảm tốc là 50:1.
Phương án lựa chọn bộ truyền dẫn động
Các loại bộ truyền dẫn cơ khí thường gặp như sau:
+ Bộ truyền trục vít – bánh vít.
+ Bộ truyền vít me- đai ốc.
Với yêu cầu của đề tài, ta chọn bộ truyền đai để truyền động kéo cho băng tải bởi vì bộ đai có những ưu điểm sau:
Tốc độ không đổi Không trượt, lệch hay xộc xệch.
Đai có hệ số đàn hồi lớn sẽ không bị kéo dãn.
Không cần căng đai Giảm tải và tăng tuổi thọ.
Nhỏ gọn, vành đai bánh răng cho phép pully nhỏ hơn, khoảng cách tâm ngắn hơn, đai hẹp hơn.
Hiệu suất cơ học cao cho tốc độ và sức mạnh ổn định.
Gọn nhẹ, tỷ lệ công suất trên khối lượng cao.
Khả năng tải tốc độ cao Tốc độ dây đai lên đến tối đa 30 m/s
Độ ồn thấp Không rung, không có hiện tượng va chạm răng
Phạm vi tải trọng rộng.
Ít tạo nhiệt hơn vì hầu như không có ma sát.
Ống lót côn giữ puly trên trục bằng kẹp như tạo áp lực
Nhanh chóng, dễ dàng lắp đặt hay tháo rời.
Hệ thống nhẹ, sạch sẽ và nhỏ gọn.
Một tỷ lệ được xác định trước luôn được duy trì.
Mối quan hệ góc liên tục giữa puly chủ động và puly bị động được duy trì vô thời hạn.
Chi phí cần cân nhắc và puly phải có rãnh răng phù hợp
Do lực đẩy nhẹ của dây đai trong chuyển động, một puly trong bộ truyền phải được gắn mặt bích.
Phương án lựa chọn cơ cấu đẩy cho cánh tay
Cơ cấu chấp hành chịu trách nhiệm chuyển đổi năng lượng khí nén thành năng lượng cơ học, đảm bảo hoạt động của hệ thống một cách hiệu quả Trong đó, cơ cấu chấp hành có khả năng thực hiện các chuyển động thẳng, như xi lanh, để đẩy sản phẩm chính xác và linh hoạt Để thiết kế cơ cấu đẩy sản phẩm hiệu quả, phương án sử dụng xi lanh là giải pháp phổ biến và được lựa chọn nhiều vì tính đáng tin cậy và dễ điều khiển trong quá trình hoạt động.
Dùng piston khí nén. Ưu điểm:
+ Tuổi thọ cao, chịu quá tải tốt.
+ Ít tiêu hao ma sát khi chuyển động.
+ Êm ái, cơ cấu chấp hành nhẹ nhàng, ít giật cục gây ấn suất động.
+ Thiết kế đảo chiều dễ dàng, chịu quá tải tốt.
+ Có thời gian trễ lớn.
+ Giá thành cao, chế tạo đòi hỏi chính xác cao.
+ Mức độ an toàn không cao khi vận hành.
+ Hiệu suất không cao do sự rò rỉ khí, mất mát từ ống dẫn khí.
Em đã phân tích các phương án và quyết định sử dụng xi lanh khí nén để tích hợp vào hệ thống, nhằm tạo sự linh hoạt trong quá trình điều khiển Việc chọn xi lanh khí nén giúp đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật đề ra, mang lại hiệu quả hoạt động tối ưu cho hệ thống.
Phương án lựa chọn cảm biến sản phẩm
Có nhiều loại cảm biến như cảm biến điện dung, điện cảm và cảm biến quang học có thể ứng dụng để phân loại sản phẩm dựa trên chiều cao Đối với các sản phẩm có kích thước lớn, cảm biến tiệm cận thường không đảm bảo độ chính xác cao Do đó, cảm biến quang trở thành lựa chọn phù hợp nhất để đảm bảo hiệu quả phân loại chính xác trong trường hợp này.
Hình 2 giới thiệu cảm biến quang thu phát chung, trong đó cảm biến cần có phần phát và phần thu để nhận diện mỗi khi sản phẩm đi qua Phần phát sử dụng ánh sáng hồng ngoại, trong khi phần thu hấp thụ ánh sáng này, nhờ đặc điểm ít bị nhiễu so với các loại ánh sáng khác, giúp tăng độ chính xác khi cảm biến hoạt động Cả hai bộ phận phát và thu đều hoạt động đồng bộ với cùng tần số, mang lại hiệu quả cảm biến cao và độ nhạy tốt.
+ Không cần tiếp xúc với sản phẩm.
+ Có thể phát hiện ở vật khoảng cách xa.
+ Không bị hao mòn, có tuổi thọ cao.
+ Có thời gian đáp ứng nhanh.
+ Dễ bị cháy khi cấp nhầm điện áp.
Cảm biến quang E3F-DS10C4 có những thông số sau:
Trong hệ thống điện tự động hóa, rơle là một thiết bị không thể thiếu để điều khiển nguồn cấp cho hệ thống dựa trên tín hiệu đầu vào từ các thiết bị điều khiển Ngoài ra, rơle còn được sử dụng để đảo cực tính của dòng điện một chiều, đảm bảo hoạt động linh hoạt của hệ thống tự động Với phạm vi ứng dụng rộng rãi, rơle đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống tự động hóa hiện đại.
Hình 2 16 Relay trung gian 8C-24VAC.
+ Chân 13,14 là chân nối với nguồn điện.
+ Chân 1,9 và 4,12 là tiếp điểm thường đóng.
+ Chân 5,9 và 8,12 là tiếp điểm thường hở.
Van đảo chiều (Van khí nén 5/2).
Van đảo chiều đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển dòng năng lượng khí nén, bằng cách đóng mở hoặc thay đổi vị trí các cửa van để điều chỉnh hướng dòng khí Việc này giúp kiểm soát chính xác hoạt động của hệ thống khí nén, đảm bảo hiệu quả vận hành và tiết kiệm năng lượng Với khả năng thay đổi hướng dòng khí nhanh chóng, van đảo chiều là thiết bị không thể thiếu trong các hệ thống khí nén công nghiệp hiện đại.
Hình 2 17 a, Van khí nén 5/2 b, Kí hiêu van đảo chiều
Khi chưa cấp khí vào cửa điều khiển 14, van hoạt động ở vị trí bên phải do tác dụng của lực lò xo, cửa sổ 1 thông với cửa sổ 2 và cửa số 4 thông với cửa số 5, trong khi cửa số 3 bị chặn Khi cấp khí vào cửa điều khiển 14, van 5/2 đảo trạng thái, làm thay đổi vị trí các cửa sổ: cửa 1 thông với cửa 4, cửa 2 thông với cửa 3 và cửa số 5 bị chặn, đảm bảo hoạt động chính xác của hệ thống khí nén.
Van tiết lưu có nhiệm vụ thay đổi lưu lượng dòng khí nén, có nghĩa là thay đổi vận tốc của cơ cấu chấp hành.
Nguyên lý làm việc của van tiết lưu là lưu lượng dòng chảy qua van phụ thuộc
Hình 2 18 a,Van tiết lưu b, Kí hiệu van tiết lưu. vào sự thay đổi tiết diện.
Van tiết lưu có cấu tạo với tiết diện thay đổi, giúp điều chỉnh lưu lượng dòng chảy qua hệ thống một cách dễ dàng Nhờ vào vít điều chỉnh, người dùng có thể thay đổi kích thước của khe hở, từ đó kiểm soát chính xác lưu lượng lưu thông Thiết kế linh hoạt của van tiết lưu giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động và phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau trong hệ thống kỹ thuật Việc điều chỉnh khe hở qua vít giúp duy trì dòng chảy ổn định, nâng cao hiệu quả vận hành của hệ thống.
Nguồn tổ ong có thiết kế nhỏ gọn, nhẹ và tiết kiệm diện tích so với máy biến áp truyền thống Trong khi đó, nguồn tuyến tính thường xuyên nặng nề, cồng kềnh và chiếm nhiều diện tích hơn.
Dễ dàng liên kết với các thiết bị nhỏ gọn và như tủ điện, thiết bị giám sát, hệ thống đèn LED chiếu sáng
Giá thành rẻ hơn rất nhiều so với các bộ nguồn thông thường khác, đa dạng điện áp giúp đáp ứng mọi nhu cầu của khách hàng.
Hiệu suất cao: Khi nghiên cứu 2 máy biến áp thường và biến áp xung có cùng kích thước Các chuyên ra đã nhận ra rằng:
- Biến áp xung cho công suất lớn hơn biến áp thường rất nhiều lần
- Nguồn xung có thể hoạt động tốt ở dải tần cao, biến áp thường chỉ hoạt động ở dải tần thấp
- Nguồn xung có thể hoạt động ở độ cao 5000m và môi trường khắc nghiệt -30 đến 70 độ C
Nút nhấn và đèn báo nguồn.
Nút nhấn là thiết bị có hệ thống lò xo và các tiếp điểm thường mở, thường đóng được bao bọc bằng vỏ bảo vệ chắc chắn Khi nhấn nút, các tiếp điểm sẽ chuyển trạng thái để kích hoạt hệ thống điều khiển, và khi thả ra, các tiếp điểm sẽ trở lại vị trí ban đầu nhờ vào hệ thống lò xo giúp đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn.
Cầu đấu dây điện trong sinh hoạt gọi là domino điện, trong công nghiệp các kỹ
Hình 2 20 a, Nút nhấn b, Đèn báo nguồn
Hình 2 22 Dây điện và ống lồng
S là tiết diện dây dẫn (mm 2 )
J là mật độ dòng điện (A/ mm 2 )
Thanh ray, máng đi dây
Hình 2 24 Thanh ray, máng nhựa
Thanh ray giúp cố định trên mặt gỗ, tạo thuận tiện cho việc lắp đặt và bố trí linh kiện một cách dễ dàng Máng nhựa kích thước 25x25 được thiết kế thông minh, giúp đi dây điện nhanh chóng, an toàn và tăng tính thẩm mỹ cho không gian.
2.3.8 Phương án lựa chọn HMI
HMI, viết tắt của Human Machine Interface, là thiết bị tích hợp trong các máy móc và thiết bị giúp người dùng giao tiếp dễ dàng qua màn hình cảm ứng hoặc nút bấm Hầu hết các loại máy móc hiện nay đều sử dụng HMI để tinh chỉnh, điều khiển, và ra lệnh, tạo nên khả năng tương tác trực quan và hiệu quả giữa người dùng và thiết bị.
Hình 2 25 Màn Simatic HMI Siemens
Hình 2 26 Màn HMI Got1000 Mitsubishi
Các thuật ngữ liên quan đến HMI rất quan trọng để giúp bạn dễ dàng tiếp cận kiến thức chuyên sâu về hệ thống này Hiểu rõ các thuật ngữ chuyên ngành sẽ nâng cao khả năng tham khảo và phân tích các thông tin liên quan đến HMI hiệu quả hơn Việc nắm bắt các khái niệm cơ bản về HMI sẽ hỗ trợ bạn trong việc áp dụng công nghệ này vào các hệ thống tự động hóa một cách chính xác và tối ưu.
HMI là thành phần của phần mềm ứng dụng được xây dựng dựa trên công cụ phát triển HMI và được tải xuống thiết bị để vận hành Nó chứa đựng các đối tượng, biến số (tags) và các chương trình dạng ngữ cảnh (script), đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý và điều khiển hệ thống tự động.
Các thẻ liên kết – biến số (Tags)
Trong hệ điều hành của thiết bị HMI, các biến số nội tại đóng vai trò quan trọng như các biến trung gian dùng để thực hiện quá trình tính toán và truyền dữ liệu Những biến số này còn được sử dụng trong các thiết bị mạng điều khiển như PLC, thiết bị đo lường thông minh và các thiết bị nhúng Controller khác để đảm bảo hoạt động chính xác của hệ thống Thẻ Tags thường đóng vai trò làm đối tượng trung gian, liên kết hiệu quả giữa HMI và PLC, giúp tối ưu hóa quá trình truyền dữ liệu và điều khiển trong hệ thống tự động hóa.
Chúng ta sẽ có các kiểu biến số (Tag type/Data type) như sau:
- Phần cứng: bao gồm các loại màn hình, chíp, phím bấm, các loại thiết bị nhớ và lưu trữ như ROM,RAM, EPROM/Flash,…
Phần mềm bao gồm các đối tượng, hàm lệnh, các phần mềm phát triển, công cụ xây dựng HMI, công cụ nạp xuất chương trình và kết nối, cùng với các phần mềm mô phỏng Các thành phần này quan trọng để thiết kế và vận hành hệ thống tự động hoá, đảm bảo tích hợp mượt mà giữa lập trình, giao diện người dùng và mô phỏng thử nghiệm Việc sử dụng các phần mềm này giúp nâng cao hiệu quả công việc, giảm thiểu lỗi và tối ưu hóa quá trình phát triển hệ thống tự động.
- Truyền thông: Bao gồm các cổng kết nối quen thuộc như RS232, RS485, Ethernet, USB thông qua các giao thức Mobus, CANbus, PPI, MPI, Profielbus
Các thông số của HMI
Thông thường thì một hệ thống HMI sẽ có các thông số cơ bản như sau:
- Kích thước màn hình: chúng sẽ quyết định tới lượng thông tin cần hiển thị cùng lúc của HMI.
Dung lượng bộ nhớ bao gồm bộ nhớ chương trình, bộ nhớ dữ liệu và Flash dữ liệu, đóng vai trò quyết định khả năng lưu trữ tối đa của thiết bị Kích thước bộ nhớ ảnh hưởng lớn đến số lượng biến số, màn hình hiển thị và dung lượng lưu trữ thông tin như dữ liệu lịch sử, Recipe, hình ảnh và bản sao lưu Việc mở rộng dung lượng bộ nhớ giúp nâng cao hiệu suất và khả năng vận hành của thiết bị trong các ứng dụng công nghiệp.
- Số lượng các phím màn hình: có 2 loại là phím bấm là phím cảm ứng có khả năng mở rộng thao tác vận hành.
- Chuẩn truyền thông: bao gồm các giao thức hỗ trợ truyền thông tin hay tín hiệu qua lại.
- Số lượng các đối tượng, hàm lệnh mà HMI hỗ trợ.
- Các cổng mở rộng: Printer, USB, CF card, SD card…
Dựa vào quá trình phát triển của chúng mà ta có thể phân chia chúng ra làm 2 nhóm, đó là HMI truyền thống và HMI hiện đại.
Phương án lựa chọn HMI
HMI, viết tắt của Human Machine Interface, là thiết bị tích hợp trong các loại máy móc giúp người dùng dễ dàng giao tiếp và điều khiển thiết bị qua màn hình cảm ứng hoặc nút bấm Các máy móc có khả năng tinh chỉnh, ra lệnh, và vận hành thông qua màn hình đều được gọi là HMI Đây là giải pháp tối ưu để nâng cao khả năng vận hành và tương tác giữa con người và máy móc trong nhiều lĩnh vực công nghiệp.
Hình 2 25 Màn Simatic HMI Siemens
Hình 2 26 Màn HMI Got1000 Mitsubishi
Để tiếp cận kiến thức về hệ thống HMI một cách dễ dàng, cần hiểu các thuật ngữ chuyên ngành liên quan đến HMI Việc nắm vững các thuật ngữ này sẽ giúp bạn dễ dàng tìm kiếm và tham khảo các thông tin liên quan đến hệ thống HMI một cách chính xác và hiệu quả Hiểu biết về các khái niệm cơ bản này là bước quan trọng để nâng cao kiến thức và kỹ năng trong lĩnh vực tự động hóa và công nghiệp.
Phần mềm HMI là thành phần cốt lõi của hệ thống, được xây dựng dựa trên công cụ phát triển phần mềm HMI và sau đó nạp vào thiết bị để hoạt động Nó chứa đựng các đối tượng (Object), biến số (tags) và các chương trình dạng ngữ cảnh (script), giúp quản lý và điều khiển hiệu quả các chức năng của hệ thống tự động hóa HMI giúp hiển thị dữ liệu thực tế, cho phép người dùng tương tác linh hoạt với thiết bị và hệ thống điều khiển, nâng cao hiệu suất vận hành và giảm thiểu lỗi.
Các thẻ liên kết – biến số (Tags)
Trong hệ điều hành thiết bị HMI, các biến số nội tại đóng vai trò quan trọng như các biến trung gian dùng để thực hiện các phép tính và xử lý dữ liệu Các biến số quá trình này tồn tại trong các thiết bị mạng điều khiển như PLC, thiết bị đo lường thông minh và các thiết bị nhúng controller khác, giúp đảm bảo quá trình vận hành chính xác Thẻ Tags đóng vai trò như đối tượng trung gian liên kết giữa HMI và PLC, tạo thành cầu nối hiệu quả cho quá trình truyền và xử lý dữ liệu trong hệ thống tự động hóa.
Chúng ta sẽ có các kiểu biến số (Tag type/Data type) như sau:
- Phần cứng: bao gồm các loại màn hình, chíp, phím bấm, các loại thiết bị nhớ và lưu trữ như ROM,RAM, EPROM/Flash,…
Phần mềm gồm các đối tượng, hàm lệnh và các công cụ phát triển để xây dựng giao diện HMI, nạp xuất chương trình, kết nối hệ thống và mô phỏng hoạt động Các phần mềm này hỗ trợ lập trình viên thiết kế, triển khai và kiểm thử hệ thống tự động một cách hiệu quả và chính xác Ngoài ra, phần mềm phát triển HMI còn tích hợp các công cụ mô phỏng giúp kiểm tra, tối ưu hóa hệ thống trước khi vận hành thực tế Tối ưu hóa quá trình phát triển, nâng cao hiệu suất hệ thống tự động là mục tiêu chính của các phần mềm này trong ngành công nghiệp hiện đại.
- Truyền thông: Bao gồm các cổng kết nối quen thuộc như RS232, RS485, Ethernet, USB thông qua các giao thức Mobus, CANbus, PPI, MPI, Profielbus
Các thông số của HMI
Thông thường thì một hệ thống HMI sẽ có các thông số cơ bản như sau:
- Kích thước màn hình: chúng sẽ quyết định tới lượng thông tin cần hiển thị cùng lúc của HMI.
Dung lượng bộ nhớ bao gồm bộ nhớ chương trình, bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ Flash dữ liệu, đóng vai trò quan trọng trong việc xác định số lượng biến số tối đa, số lượng màn hình (Screen) có thể sử dụng, cùng với khả năng lưu trữ thông tin như dữ liệu lịch sử (history data), công thức (Recipe), hình ảnh và các bản sao lưu (backup).
- Số lượng các phím màn hình: có 2 loại là phím bấm là phím cảm ứng có khả năng mở rộng thao tác vận hành.
- Chuẩn truyền thông: bao gồm các giao thức hỗ trợ truyền thông tin hay tín hiệu qua lại.
- Số lượng các đối tượng, hàm lệnh mà HMI hỗ trợ.
- Các cổng mở rộng: Printer, USB, CF card, SD card…
Dựa vào quá trình phát triển của chúng mà ta có thể phân chia chúng ra làm 2 nhóm, đó là HMI truyền thống và HMI hiện đại.
Các dạng HMI kiểu truyền thống thường bao gồm các thiết bị nhập thông tin như nút bấm, bàn phím, công tắc chuyển mạch, giúp người vận hành thao tác dễ dàng Ngoài ra, còn có các thiết bị xuất thông tin như còi báo, đèn báo và các máy tự ghi trên giấy, hỗ trợ hiển thị và ghi lại dữ liệu một cách chính xác Sử dụng hệ thống HMI truyền thống mang lại sự tin cậy và dễ sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp, đảm bảo hoạt động vận hành diễn ra hiệu quả và an toàn.
Trong cuộc sống ngày nay, các loại máy móc đã được cải tiến vượt bậc, góp phần nâng cao hiệu quả công việc Việc ứng dụng các thiết bị tự động, đặc biệt là HMI (Human-Machine Interface), ngày càng trở thành lựa chọn hàng đầu để tối ưu quá trình vận hành và nâng cao năng suất Các HMI hiện đại không ngừng phát triển, phù hợp với từng loại máy móc và thiết bị, giúp người vận hành dễ dàng thao tác và quản lý hệ thống hiệu quả hơn Hiện nay, HMI thường được chia làm hai loại chính, đáp ứng nhu cầu đa dạng của ngành công nghiệp và tự động hóa.
HMI trên nền PC như Windows hoặc MacOS bao gồm các hệ thống SCADA và Citect, giúp quản lý và giám sát tự động hóa hiệu quả Trong khi đó, HMI trên nền nhúng sử dụng các thiết bị chuyên dụng chạy hệ điều hành Windows CE 6.0, phù hợp cho các ứng dụng công nghiệp Ngoài ra, còn có các loại HMI dành cho điện thoại và các thiết bị cảm ứng khác, mở rộng khả năng điều khiển từ xa và tích hợp đa nền tảng.
Ứng dụng của HMI ngày nay
HMI là thiết bị không thể thiếu giúp đẩy nhanh quá trình tự động hóa và tối ưu hóa các công đoạn sản xuất phức tạp đòi hỏi độ chính xác cao Với vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực, HMI được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các công đoạn sản xuất để nâng cao hiệu quả vận hành Bạn có thể tham khảo các ứng dụng của HMI trong các hệ thống tự động hóa và quy trình sản xuất để hiểu rõ hơn về vai trò của thiết bị này.
Trong các ngành dầu khí, điện tử, sản xuất thép, dệt may, ngành điện, ngành nước, ô tô, xe máy…
Trong các thiết bị điện tử hay kỹ thuật số như đầu đĩa, tivi, loa, âm li,…thông qua các nút bấm được tích hợp trên thiết bị.
Các loại thiết bị thông minh như điện thoại thông minh, ipad, máy tính bảng, laptop,… thông qua bàn phím và màn hình cảm ứng.
HMI được ứng dụng trong các loại lò viba, vi sóng giúp điều chỉnh nhiệt độ và thời gian.
HMI em chọn sử dụng trong đồ án của mình WeinTeik 6070IH
Hình 2 27 Màn HMI WeinTeik 6070IH
- Kích thước hiển thị: 7 inch TFT
- Độ phân giải (WxH dots): 800×480
- Khe cắm thẻ SD: Không
- COM1 (RS-232,RS-485 2W/4W), COM2 (RS-232), COM3 (RS-232/RS-4852W)
Phương án lựa chọn máy bơm khí cho hệ thống
Tổng quan về máy bơm khí nén
Máy nén khí là dụng cụ bơm khí nén, chứa hệ thống cơ học giúp tăng áp suất của khí Thiết bị này nâng cao năng lượng dòng khí, đồng thời nén không khí để làm tăng nhiệt độ và áp suất, phục vụ nhiều mục đích công nghiệp và kỹ thuật.
Hình 2 28 Máy bơm khí nén
Phân loại theo kết cấu
- Dụng cụ bơm khí nén piston
Bơm khí nén Piston còn được gọi với tên gọi khác đó chính là máy bơm nén khí chuyển động tịnh tiến Nó sử dụng piston để điều khiển.
Thiết bị này có thể cố định tại một vị trí hoặc dễ dàng di chuyển phù hợp với nhiều mục đích sử dụng Bạn có thể vận hành chỉ với một máy nén khí hoặc kết hợp nhiều máy khí nén để nâng cao hiệu suất làm việc Động cơ của các loại máy nén khí này thường là động cơ Diesel hoặc động cơ điện, mang lại sự linh hoạt và phù hợp với nhiều môi trường công nghiệp khác nhau.
- Thiết bị bơm khí nén trục vít
Thiết bị bơm khí nén trục vít hoạt động dựa trên sự chuyển động tròn của trục vít, tạo ra hiệu quả bơm khí tối ưu Sản phẩm sử dụng puli kết nối hai trục vít để nén khí vào trong một thể tích nhỏ hơn, giúp nâng cao hiệu suất và tiết kiệm năng lượng Nhờ tính năng vượt trội, thiết bị bơm khí nén trục vít được sử dụng rất phổ biến trong các ngành công nghiệp sản xuất và chế biến, góp phần nâng cao năng suất và chất lượng công việc.
- Thiết bị bơm khí nén ly tâm
Máy bơm hơi khí nén lý tâm hoạt động dựa trên đĩa xoay có hình cánh quạt hoặc bánh đẩy để tăng tốc khí nén Bộ phận khuếch tán của thiết bị đóng vai trò chuyển đổi năng lượng của tốc độ thành áp suất, giúp tăng hiệu suất bơm hơi khí nén trong các ứng dụng công nghiệp.
Máy bơm khí nén ly tâm là thiết bị phổ biến trong các ngành công nghiệp nặng nhờ khả năng hoạt động liên tục, đáp ứng nhu cầu sản xuất liên tục và hiệu quả Loại máy này thường được lắp đặt cố định tại chỗ, không linh hoạt di chuyển như các loại máy nén khí piston Với đặc điểm nổi bật là công suất lớn, có thể lên đến hàng trăm, thậm chí hàng nghìn mã lực, máy bơm khí nén ly tâm phù hợp cho các ứng dụng công nghiệp đòi hỏi hiệu suất cao và vận hành ổn định.
Phân loại máy nén khí hiện nay
- Máy bơm khí nén cao áp
Thiết bị bơm khí nén cao áp là dòng máy bơm khí nén có áp lực tối thiểu từ 20 bar trở lên, phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi công suất cao Hiện nay, thị trường cung cấp các dòng máy bơm nén khí cao áp với áp lực lên tới 400 bar, đáp ứng nhiều nhu cầu công nghiệp khác nhau Các thiết bị này thường được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp đòi hỏi khí nén có áp lực lớn để vận hành các thiết bị và quy trình sản xuất.
- Dụng cụ bơm khí nén mini
Máy bơm nén khí mini hay máy bơm khí nén 12V có thiết kế gọn nhẹ, dễ dàng dịch chuyển trong quá trình sử dụng Thiết bị phù hợp cho các quy mô kinh doanh nhỏ, sản xuất nhỏ và hộ gia đình Với tính tiện lợi và linh hoạt, máy bơm khí nén mini là giải pháp hiệu quả cho các nhu cầu bơm khí tại nhà hoặc doanh nghiệp quy mô nhỏ.
Chúng tôi chọn bơm mini 12V 10A nhờ tính dễ dàng di chuyển và sử dụng, phù hợp với yêu cầu của bài toán Sản phẩm có mức giá thành tiết kiệm, giúp giảm chi phí đầu tư Ngoài ra, bơm còn được tích hợp khả năng điều chỉnh áp suất theo mong muốn, đảm bảo hiệu suất làm việc ổn định và linh hoạt cho các ứng dụng cần thiết.
Hình 2 29 Bơm mini 12V Xiaomi 70 Mai TP03
Thiết kế phần cơ khí
Thiết kế băng tải
+ Đường kính bánh dẫn và bị dẫn: D = D1 = D2.
+ Khoảng cách giữa 2 trục là a = 80mm.
Hình 2 30 Sơ đ băng t iồ ải
+ Bề rộng của đai B = 60mm, B tùy thuộc vào kích thước của sản phẩm ta có bề rộng của sản phẩm Bsp = 30mm.
+ Khối lượng trung bình của vật (sản phẩm cao, sản phẩm trung bình, sản phẩm thấp) có trên băng chuyền là m = 0.2kg.
+ Để vật cân bằng trên băng tải khi chuyển động ta có tổng hợp lực của vật là:
+ Trọng lượng P của vật là:
+ Phản lực N của băng chuyền đối với sản phẩm là: N = P = 1,96 (N).
+ Lực ma sát Fms của bộ truyền là: Fms = k.N = 0,8.1,96 = 1,568 (N).
Trong đó: k là hệ số ma sát giữa vật và băng tải.
+ Công thực hiện của lực kéo là:
+ Tốc độ quay trên các trục ( vận tốc của băng tải ) là:
Hình 2 31 Thiết kế băng tải
Thiết kế hệ thống cánh tay
a) Tính chọn xi lanh phù hợp với h ệ th ố ng cánh tay
Xi lanh 1 Giúp cánh tay xoay quanh trục.
Các yêu cầu để tính chọn xilanh đẩy là:
- Vật có khối lượng 2 (kg)
- Áp suất khí vào: 0,6 MPa
- Hành trình của xilanh: 70 mm
Lực cần thiết để đẩy được vật được tính như sau:
Vì di chuyển trong không khí nên coi Fms = 0 N
Ftd : Lực tác động (lực đẩy) của xilanh (N) m : khối lượng vật (kg) g : Gia tốc trọng trường, g = 10 m/s 2
Đường kính của piston được tính như sau:
Chọn áp suất khí vào trung bình là: 0,4 MPa
Vì chọn xilanh có 1 trục cùng hoạt động nên lực tác dụng cho 1 trục là:
F : Lực tác động (lực quay) của xilanh (N)
P : Áp suất khí nén cấp cho xi lanh (Pa)
A : Diện tích tác động của piston (m 2 )
D : Đường kính của xilanh (mm)
Chọn xilanh có đường kính piston là 10 mm.
Lưu lượng khí cần thiết cho xilanh để đạt được tốc độ yêu cầu được tính như sau:
V : Vận tốc quay của xilanh (m/s)
S : Quãng đường di chuyển (hành trình của piston) (m) t : Thời gian đẩy (s)
Q : Lưu lượng khí cấp cần thiết cho xilanh quay (lít/phút)
A : Diện tích làm việc của xilanh i : Hệ số chuyển đổi áp suất i = 1,013+ P ¿ ¿ = 1,013+ 1,013 6 = 6,923
Xi lanh 2 Trục nâng hạ.
Các yêu cầu để tính chọn xilanh đẩy là:
- Vật có khối lượng 1 (kg)
- Áp suất khí vào: 0,6 MPa
- Hành trình của xilanh: 100 mm
Lực cần thiết để đẩy được vật được tính như sau :
Vì di chuyển trong không khí nên coi Fms = 0 N
Ftd : Lực tác động (lực đẩy) của xilanh (N) m : khối lượng vật (kg) g : Gia tốc trọng trường, g = 10 m/s 2
Đường kính của piston được tính như sau:
Chọn áp suất khí vào trung bình là: 0,4 Mpa
Vì chọn xilanh có 1 trục cùng hoạt động nên lực tác dụng cho 1 trục là:
F : Lực tác động của xilanh (N)
P : Áp suất khí nén cấp cho xi lanh (Pa)
A : Diện tích tác động của piston (m 2 )
D : Đường kính của xilanh (mm)
Chọn xilanh có đường kính piston là 20 mm.
Lưu lượng khí cần thiết cho xilanh để đạt được tốc độ yêu cầu được tính như sau:
V : Vận tốc quay của xilanh (m/s)
S : Quãng đường di chuyển (hành trình của piston) (m) t : Thời gian đẩy (s)
Q : Lưu lượng khí cấp cần thiết cho xilanh quay (lít/phút)
A : Diện tích làm việc của xilanh i : Hệ số chuyển đổi áp suất i = 1,013+ P ¿ ¿ = 1,013+ 1,013 6 = 6,923
Xi lanh 3 Xi lanh đẩy tay gắp.
Các yêu cầu để tính chọn xilanh đẩy là:
- Vật có khối lượng 1 (kg)
- Áp suất khí vào: 0,6 MPa
- Hành trình của xilanh: 70 mm
Lực cần thiết để đẩy được vật được tính như sau:
Vì di chuyển trong không khí nên coi Fms = 0 N
Ftd : Lực tác động (lực đẩy) của xilanh (N) m : khối lượng vật (kg) g : Gia tốc trọng trường, g = 10 m/s 2
Đường kính của piston được tính như sau:
Chọn áp suất khí vào trung bình là: 0,4 MPa
Vì chọn xilanh có 1 trục cùng hoạt động nên lực tác dụng cho 1 trục là:
F : Lực tác động (lực quay) của xilanh (N)
P : Áp suất khí nén cấp cho xi lanh (Pa)
A : Diện tích tác động của piston (m 2 )
D : Đường kính của xilanh (mm)
Chọn xilanh có đường kính piston là 10 mm.
V : Vận tốc quay của xilanh (m/s)
S : Quãng đường di chuyển (hành trình của piston) (m) t : Thời gian đẩy (s)
Q : Lưu lượng khí cấp cần thiết cho xilanh quay (lít/phút)
A : Diện tích làm việc của xilanh i : Hệ số chuyển đổi áp suất i = 1,013+ P ¿ ¿ = 1,013+ 1,013 6 = 6,923
Xi lanh 4 Xi lanh tay gắp.
Các yêu cầu để tính chọn xilanh đẩy là:
- Vật có khối lượng 0.5 (kg)
- Áp suất khí vào: 0,6 MPa
- Hành trình của xilanh: 40 mm
Lực cần thiết để đẩy được vật được tính như sau:
Vì di chuyển trong không khí nên coi Fms = 0 N
Ftd : Lực tác động (lực đẩy) của xilanh (N) m : khối lượng vật (kg) g : Gia tốc trọng trường, g = 10 m/s 2
Đường kính của piston được tính như sau:
Chọn áp suất khí vào trung bình là: 0,4 MPa
Vì chọn xilanh có 1 trục cùng hoạt động nên lực tác dụng cho 1 trục là:
F : Lực tác động (lực quay) của xilanh (N)
P : Áp suất khí nén cấp cho xi lanh (Pa)
A : Diện tích tác động của piston (m 2 )
D : Đường kính của xilanh (mm)
Chọn xilanh có đường kính piston là 5 mm.
Lưu lượng khí cần thiết cho xilanh để đạt được tốc độ yêu cầu được tính như sau:
V : Vận tốc quay của xilanh (m/s)
S : Quãng đường di chuyển (hành trình của piston) (m) t : Thời gian đẩy (s)
Q : Lưu lượng khí cấp cần thiết cho xilanh quay (lít/phút)
A : Diện tích làm việc của xilanh i : Hệ số chuyển đổi áp suất i = 1,013+ P ¿ ¿ = 1,013+ 1,013 6 = 6,923
Xi lanh 5 Xi lanh đẩy vật cần phân loại trên khay.
Các yêu cầu để tính chọn xilanh đẩy là:
- Vật có khối lượng 0.5 (kg)
Vì di chuyển trong không khí nên coi Fms = 0 N
Ftd : Lực tác động (lực đẩy) của xilanh (N) m : khối lượng vật (kg) g : Gia tốc trọng trường, g = 10 m/s 2
Đường kính của piston được tính như sau:
Chọn áp suất khí vào trung bình là: 0,4 MPa
Vì chọn xilanh có 1 trục cùng hoạt động nên lực tác dụng cho 1 trục là:
F : Lực tác động (lực quay) của xilanh (N)
P : Áp suất khí nén cấp cho xi lanh (Pa)
A : Diện tích tác động của piston (m 2 )
D : Đường kính của xilanh (mm)
Chọn xilanh có đường kính piston là 10 mm.
Lưu lượng khí cần thiết cho xilanh để đạt được tốc độ yêu cầu được tính như sau:
V : Vận tốc quay của xilanh (m/s)
S : Quãng đường di chuyển (hành trình của piston) (m) t : Thời gian đẩy (s)
Q : Lưu lượng khí cấp cần thiết cho xilanh quay (lít/phút)
A : Diện tích làm việc của xilanh i : Hệ số chuyển đổi áp suất i = 1,013+ P ¿ ¿ = 1,013+ 1,013 6 = 6,923 b) Thiết kế hệ thống khí nén
Hình 2 33 Thiết kế hệ thống van, xi lanh khí nén